Content

• Per trepitjar
• Part 1 de 2: Determinació del reactiu limitant
• Part 2 de 2: Determinació del rendiment teòric

El rendiment teòric és un terme utilitzat en química per a la quantitat màxima d’una substància que s’espera d’una reacció química. Comenceu equilibrant una equació de reacció i definint el reactiu limitant. Quan mesureu la quantitat de reactiu que voleu utilitzar, podeu calcular la quantitat d'una substància obtinguda. Aquest és el rendiment teòric de l'equació. En un experiment real, probablement en perdrà part, perquè no és un experiment ideal.

Per trepitjar

Part 1 de 2: Determinació del reactiu limitant

1. Comenceu amb una reacció d’equilibri. Una equació de reacció és similar a una recepta. Mostra quins reactius (a l’esquerra) reaccionen entre ells per formar productes (a la dreta). Una reacció d’equilibri tindrà el mateix nombre d’àtoms al costat esquerre de l’equació (que els reactius) que al costat dret (en forma de productes).
   • Per exemple, suposem que tenim l’equació simple ${ displaystyle H_ {2} + O_ {2}}$Calculeu la massa molar de cada reacció. Utilitzant la taula periòdica o algun altre llibre de referència, busqueu la massa molar de cada àtom de cada composició. Sumeu-los per trobar la massa molar de cada compost de reactius. Feu això per una sola molècula del compost. Considerem de nou l’equació de la conversió de l’oxigen i la glucosa en diòxid de carboni i aigua: ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Convertiu la quantitat de cada reactiu de grams a mols. Per a un experiment real, es coneixerà la massa en grams de cada reactiu que utilitzeu. Divideix aquest valor per la massa molar d’aquesta substància en conversió al nombre de mols.
     • Per exemple, suposem que comenceu amb 40 grams d’oxigen i 25 grams de glucosa.
     • 40 g ${ displaystyle O_ {2}}$Determineu la relació molar dels reactius. Un mol és una eina de càlcul que s’utilitza en química per comptar molècules en funció de la seva massa. En determinar el nombre de mols tant d’oxigen com de glucosa, se sap amb quantes molècules de cadascuna comença. Per trobar la proporció d’ambdós, divideix el nombre de mols d’un reactiu pels de l’altre.
       • A l'exemple següent, comenceu amb 1,25 mols d'oxigen i 0,139 mols de glucosa. Per tant, la proporció de molècules d’oxigen i glucosa és d’1,25 / 0,139 = 9,0. Aquesta relació significa que teniu nou vegades més molècules d’oxigen que la glucosa.
     • Determineu la proporció ideal per a la reacció. Mireu la resposta d’equilibri. Els coeficients de cada molècula indiquen la proporció de les molècules que necessiteu perquè es produeixi la reacció. Si utilitzeu exactament la proporció donada per la fórmula, els dos reactius s’han d’utilitzar per igual.
       • Per a aquesta reacció els reactius es donen com ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Compareu les relacions per trobar el reactiu limitant. En la majoria de les reaccions químiques, un dels reactius s’utilitzarà abans que l’altre. El reactiu que s’utilitza primer s’anomena reactiu limitant. Aquest reactiu limitant determina quant de temps pot continuar la reacció química i el rendiment teòric que podeu esperar. Compareu les dues relacions que heu calculat per determinar el reactiu limitant:
         • A l'exemple següent, es comença amb nou vegades més oxigen que la glucosa, mesurada per mols. La fórmula us indica que la proporció ideal és sis vegades més oxigen que glucosa. Per tant, necessiteu més oxigen que la glucosa. Així doncs, l’altre reactiu, la glucosa en aquest cas, és el reactiu limitant.

Part 2 de 2: Determinació del rendiment teòric

1. Consulteu la resposta per trobar el producte que voleu. El costat dret d’una equació química mostra els productes que produeix la reacció. Quan la reacció és equilibrada, els coeficients de cada producte indiquen quantes de cada relació molecular podeu esperar. Cada producte té un rendiment teòric o la quantitat de producte que podríeu esperar quan la reacció es completés completament.
   • Continuant amb l'exemple anterior, analitzeu la resposta ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Anoteu el nombre de mols del vostre reactiu limitant. Sempre heu de comparar el nombre de mols del reactiu limitant amb el nombre de mols d’un producte. Si intenteu comparar la massa de cadascun, no obtindreu el resultat correcte.
     • A l’exemple anterior, la glucosa és el reactiu limitant. Segons els càlculs de la massa molar, els primers 25 g de glucosa equivalen a 0,139 mols de glucosa.
   • Compareu la relació entre les molècules del producte i el reactiu. Retorn a la reacció d’equilibri. Divideix el nombre de molècules del producte desitjat pel nombre de molècules del reactiu limitant.
     • La reacció d’equilibri d’aquest exemple és ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Multiplicar aquesta relació pel nombre de mols del reactiu limitant. La resposta és el rendiment teòric, en mols, del producte desitjat.
       • En aquest exemple, els 25 g de glucosa equivalen a 0,139 mols de glucosa. La proporció de diòxid de carboni i glucosa és de 6: 1. Espereu ser capaç de produir sis vegades més mols de diòxid de carboni que el nombre de mols de glucosa amb què vau començar.
       • El rendiment teòric del diòxid de carboni és (0,139 mol glucosa) x (6 mol diòxid de carboni / mol glucosa) = 0,834 mol diòxid de carboni.
     • Convertiu el resultat en grams. Aquest és el revers del pas anterior de calcular el nombre de mols o la quantitat de reactiu. Quan conegueu el nombre de mols que podeu esperar, multipliqueu-ho per la massa molar del producte per trobar el rendiment teòric en grams.
       • A l'exemple següent es mostra la massa molar de CO₂ uns 44 g / mol. (La massa molar de carboni és de ~ 12 g / mol i l'oxigen ~ 16 g / mol, de manera que el total és de 12 + 16 + 16 = 44).
       • Multiplicar 0,834 mols de CO₂ x 44 g / mol CO₂ = ~ 36,7 grams. El rendiment teòric de l’experiment és de 36,7 grams de CO₂.
     • Repetiu el càlcul de l’altre producte, si voleu. En molts experiments, és possible que només us interessi el rendiment d’un producte concret. Si voleu conèixer el rendiment teòric d’ambdós productes, només cal que repetiu el procés.
       • En aquest exemple, l’aigua és el segon producte ${ displaystyle H_ {2} O}$. Segons la reacció d’equilibri, podeu esperar sis molècules d’aigua d’una molècula de glucosa. Aquesta és una proporció de 6: 1. Així doncs, 0,139 mols de glucosa haurien de donar lloc a 0,834 mols d’aigua.
       • Multiplicar el nombre de mols d’aigua per la massa molar d’aigua. La massa molar és de 2 + 16 = 18 g / mol. Multiplicat pel producte, resulta en 0,139 mol H₂O x 18 g / mol H₂O = ~ 2,50 grams. El rendiment teòric d’aigua d’aquest experiment és de 2,50 grams.